操作系統(tǒng)部分課后習(xí)題答案解析

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦操作系統(tǒng)部分課后習(xí)題答案解析第一章

1.設(shè)計現(xiàn)代OS的主要目標(biāo)是什么？

便利性，有效性，可擴充性和開放性。

2.OS的作用可表現(xiàn)在哪幾個方面？

（1）OS作為用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口。（2）OS作為計算機系統(tǒng)資源的管理者。（3）OS實現(xiàn)了對計算機資源的抽象。

4.

主要動力來源于四個方面的社會需求與技術(shù)進展（1）不斷提高計算機資源的利用率（2）便利用戶（3）器件的不斷更新?lián)Q代（4）計算機體系結(jié)構(gòu)的不斷進展。

7.

關(guān)鍵問題是當(dāng)用戶在自己的終端上鍵入命令時，系統(tǒng)應(yīng)能準(zhǔn)時接收并準(zhǔn)時處理該命令。在用戶能接受的時延內(nèi)將結(jié)果返回給用戶。解決辦法：針對準(zhǔn)時接收問題，可以在系統(tǒng)中設(shè)置多路卡，使主機能同時接收用戶從各個終端上輸入的數(shù)據(jù)，為每個終端配置緩沖區(qū)，暫存用戶鍵入的命令或數(shù)據(jù)。針對準(zhǔn)時處理問題，應(yīng)使全部的用戶作業(yè)都直接進入內(nèi)存，并且為每個作業(yè)分配一個時光片，允許作業(yè)只在自己的時光片內(nèi)運行。這樣在不長的時光內(nèi)，能使每個作業(yè)都運行一次。

12.試從交互性、準(zhǔn)時性以及牢靠性方面，將分時系統(tǒng)與實時系統(tǒng)舉行比較。

（1）準(zhǔn)時性。實時信息處理系統(tǒng)對實時性的要求與分時系統(tǒng)類似，都是以人所能接受的等待時光來確定，而實時控制系統(tǒng)的準(zhǔn)時性，是以控制對象所要求的開頭截止時光或完成截止時光來確定的，普通為秒級到毫秒級，甚至有的要低于100微妙。（2）交互性。實時信息處理系統(tǒng)具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互僅限于拜訪系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序，不像分時系統(tǒng)那樣能向終端用戶提供數(shù)據(jù)和資源分享等服務(wù)。（3）牢靠性。分時系統(tǒng)也要求系統(tǒng)牢靠，但相比之下，實時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)具有高度的牢靠性。由于任何差錯都可能帶來巨大的經(jīng)濟損失，甚至是災(zāi)害性后果，所以在實時系統(tǒng)中，往往都實行了多級容錯措施保障系統(tǒng)的平安性及數(shù)據(jù)的平安性。

13.OS有哪幾大特征？其最基本的特征是什么？

并發(fā)性、分享性、虛擬性和異步性四個基本特征。最基本的特征是并發(fā)性。

14.處理機管理有哪些主要功能？它們的主要任務(wù)是什么？

處理機管理的主要功能是：進程管理、進程同步

（1）進程管理：為作業(yè)創(chuàng)建進程，撤銷已結(jié)束進程，控制進程在運行過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換（2）進程同步：為多個進程（含線程）的運行舉行協(xié)調(diào)（3）進程通信：用來實現(xiàn)在互相合作的進程之間的信息交換（4）處理機調(diào)度：①作業(yè)調(diào)度：從后備隊里根據(jù)一定的算法，選出若干個作業(yè)，為他們分配運行所需的資源，首選是分配內(nèi)存②進程調(diào)度：從進程的就緒隊列中，根據(jù)一定算法選出一個進程把處理機分配給它，并設(shè)置運行現(xiàn)場，使進程投入執(zhí)行。

15.內(nèi)存管理有哪些主要功能?

內(nèi)存管理的主要功能有：內(nèi)存分配、內(nèi)存庇護、地址映射和內(nèi)存擴充。

內(nèi)存分配：為每道程序分配內(nèi)存。

內(nèi)存庇護：確保每道用戶程序都只在自己的內(nèi)存空間運行，彼此互不干擾。

地址映射：將地址空間的規(guī)律地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存空間與對應(yīng)的物理地址。

內(nèi)存擴充：用于實現(xiàn)哀求調(diào)用功能、置換功能等。

16.設(shè)備管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？

主要功能有:緩沖管理、設(shè)備分配和設(shè)備處理以及虛擬設(shè)備等。

主要任務(wù):完成用戶提出的I/O哀求、為用戶分配I/O設(shè)備、提高CPU和I/O設(shè)備的利用率、提高I/O速度以及便利用戶使用I/O設(shè)備。

17.文件管理有哪些主要功能？其主要任務(wù)是什么？

文件管理主要功能：文件存儲空間的管理、名目管理、文件的讀/寫管理和庇護。文件管理的主要任務(wù)：管理用戶文件和系統(tǒng)文件、便利用戶使用、保證文件平安性。

18.

操作系統(tǒng)的異步性體現(xiàn)在三個方面：一是進程的異步性，進程以人們不行預(yù)知的速度向前推動。二是程序的不行再現(xiàn)性，即程序執(zhí)行的結(jié)果有時是不確定的。三是程序執(zhí)行時光的不行預(yù)知性，即每個程序何時執(zhí)行，執(zhí)行挨次以及完成時光是不確定的。

23.何謂微內(nèi)核技術(shù)？在微內(nèi)核中通常提供了哪些功能

把操作系統(tǒng)中更多的成分和功能放到更高的層次，即用戶模式中去運行，而留下一個盡量小的內(nèi)核，用它來完成操作系統(tǒng)最基本的核心功能，稱這種技術(shù)為微內(nèi)核技術(shù)。在微內(nèi)核中通常提供了進程、線程管理、低級存儲器管理、中斷和陷入處理等功能。

其次章

5.在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程概念？它會產(chǎn)生什么樣的影響?

為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，在操作系統(tǒng)中引入了進程概念。影響:使程序的并發(fā)執(zhí)行得以采取。6.試從動態(tài)性、并發(fā)性和自立性上比較進程和程序?

(1)動態(tài)性是進程最基本的特性，表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生、由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，由撤銷而消亡。進程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，靜態(tài)實體。(2)并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是OS的重要特征。引入進程的目的正是為了使其程序能和其它進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。(3)自立性是指進程實體是一個能自立運行的基本單位，也是系統(tǒng)中自立獲得資源和自立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進程的程序，不能作為自立單位參與運行。

7.試說明PCB的作用，為什么說PCB是進程存在的惟一標(biāo)志？

PCB是進程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能自立運行的程序，成為一個能自立運行的基本單位，成為能與其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。OS是按照PCB對并發(fā)執(zhí)行的進程舉行控制和管理的。

8.試說明進程在三個基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型緣由。

1CPU資源

2

3I/O哀求

4I/O完成

13.在創(chuàng)建一個進

（1）OS發(fā)覺哀求創(chuàng)建新進程大事后，調(diào)用進程創(chuàng)建原語Creat()（2）申請空白PCB（3）為新進程分配資源（4）初始化進程控制塊（5）將新進程插入就緒隊列。

14.

（1）按照被終止進程標(biāo)識符，從PCB集中檢索出進程PCB讀出該進程狀態(tài)。（2）若被終止進程處于執(zhí)行狀態(tài)，立刻終止該進程的執(zhí)行，置調(diào)度標(biāo)志真指示該進程被終止后重新調(diào)度。（3）若該進程還有子進程，應(yīng)將全部子孫進程終止，以防它們成為不行控進程。（4）將被終止進程擁有的所有資源，歸還給父進程，或歸還給系統(tǒng)。（5）將被終止進程PCB從所在隊列或列表中移出，等待其它程序搜集信息。

15.試說明引起進程堵塞或被喚醒的主要大事是什么

16.進程在運行時存在哪兩種形式的制約？并舉例說明之。

（1）間接互相制約關(guān)系。舉例：有兩進程A和B，假如A提出打印哀求，系統(tǒng)已把唯一的一臺打印機分配給了進程B，則進程A只能堵塞，一旦B釋放打印機，A才由堵塞改為就緒。（2）直接互相制約關(guān)系。舉例：有輸入進程A通過單緩沖向進程B提供數(shù)據(jù)。當(dāng)緩沖空時，計算進程因不能獲得所需數(shù)據(jù)而堵塞，當(dāng)進程A把數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)后，便喚醒進程B，反之，當(dāng)緩沖區(qū)已滿時，進程A因沒有緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)而堵塞，進程B將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)取走后便喚醒A。

17.為什么進程在進入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“進入?yún)^(qū)”代碼，而在退出前又要執(zhí)

為了實現(xiàn)多個進程對臨界資源的互斥拜訪，必需在臨界區(qū)前面增強一段用于檢查欲拜訪的臨界資源是否正被拜訪的代碼。假如未被拜訪，該進程便可進入臨界區(qū)對資源舉行拜訪，并設(shè)置正被拜訪標(biāo)志；假如正被拜訪，則本進程不能進入臨界區(qū)，實現(xiàn)這一功能的代碼為"進入?yún)^(qū)"代碼，在退出臨界區(qū)后，必需執(zhí)行"退出區(qū)"代碼，用于恢復(fù)未被拜訪標(biāo)志，使其它進程能再拜訪此臨界資源。

18.

同步機構(gòu)應(yīng)遵循的基本準(zhǔn)則是：空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待緣由，為實現(xiàn)進程互斥進入自己的臨界區(qū)。

23.在生產(chǎn)者消費者問題中，假如缺少了signal(full)或signal(empty),對執(zhí)

假如缺少signal(full)，那么表明從第一個生產(chǎn)者進程開頭就沒有轉(zhuǎn)變信號量full值，即使緩沖池產(chǎn)品已滿，但full值還是0，這樣消費者進程執(zhí)行wait(full)時認(rèn)為緩沖池是空而取不到產(chǎn)品，消費者進程向來處于等待狀態(tài)。假如缺少signal(empty)，在生產(chǎn)者進程向n個緩沖區(qū)投滿產(chǎn)品后消費者進程才開頭從中取產(chǎn)品，這時empty=0full=n，那么每當(dāng)消費者進程取走一個產(chǎn)品empty值并不轉(zhuǎn)變，直到緩沖池取空了，empty值也是0，即使目前緩沖池有n個空緩沖區(qū)，生產(chǎn)者進程要想再往緩沖池中投放產(chǎn)品也會由于申請不到空緩沖區(qū)被堵塞。

24.在生產(chǎn)消費者問題中，假如將兩個wait操作即wait(full)和wait(mutex)互換位置，或者將signal(mutex)與signal（full）互換位置，結(jié)果如何？

將wait(full)和wait(mutex)互換位置后，可能引起死鎖?？紤]系統(tǒng)中緩沖區(qū)全滿時，若一生產(chǎn)者進程先執(zhí)行了wait(mutex)操作并獲得勝利，則當(dāng)再執(zhí)行wait(empty)操作時，它將因失敗而進入堵塞狀態(tài)，它期盼消費者進程執(zhí)行signal(empty)來喚醒自己，在此之前，它不行能執(zhí)行signal(mutex)操作，從而使試圖通過執(zhí)行wait(mutex)操作而進入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和全部消費者進程所有進入堵塞狀態(tài)，這樣簡單引起系統(tǒng)死鎖。若signal(mutex)和signal(full)互換位置后只是影響進程對臨界資源的釋放次序，而不會引起系統(tǒng)死鎖，因此可以互換位置。

26.:

producer:

begin

repeat

...

produceraniteminnextp;

wait(mutex);

wait(full);/*應(yīng)為wait(empty),而且還應(yīng)當(dāng)在wait(mutex)的前面*/buffer(in):=nextp;

/*緩沖池數(shù)組游標(biāo)應(yīng)前移:in:=(in+1)modn;*/

signal(mutex);

/*signal(full);*/

untilfalse;

end

consumer:

begin

repeat

wait(mutex);

wait(empty);/*應(yīng)為wait(full),而且還應(yīng)當(dāng)在wait(mutex)的前面*/nextc:=buffer(out);

out:=out+1;/*:out:=(out+1)modn;*/

signal(mutex);/*signal(empty);*/

consumeriteminnextc;

untilfalse;end

27.試?yán)糜涗浶托盘柫繉懗鲆粋€不會浮現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進餐問題的算法.Varchopstick:array[0,…,4]ofsemaphore;

全部信號量均被初始化為1i

Repeat

Wait(chopstick[i]);

Wait(.chopstick[(i+1)mod5]);

...

Ea.t;

...

Signal(chopstick[i]);

Signal(chopstick[(i+1)mod5])

Ea.t;

...

Think;

Untilfalse;

28.在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)時，把所采集的數(shù)據(jù)送往一單緩沖區(qū)；計算任務(wù)從該單緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)舉行計算。試寫出利用信號量機制實現(xiàn)兩任務(wù)分享單緩沖區(qū)的同步算法。

34.

分享存儲器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。

36.為什么要在OS

在操作系統(tǒng)中引入線程，則是為了削減程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷，使OS具有更好的并發(fā)性，提高CPU的利用率。進程是分配資源的基本單位,而線程則是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位。

38.試從調(diào)度性、并發(fā)性、擁有資源及系統(tǒng)開銷方面向進程和線程舉行比較。

（1）調(diào)度性。線程在OS中作為調(diào)度和分派的基本單位，進程只作為資源擁有的基本單位。（2）并發(fā)性。進程可以并發(fā)執(zhí)行，一個進程的多個線程也可并發(fā)執(zhí)行。（3）擁有資源。進程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運行時必不行少的資源，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以拜訪隸屬進程的資源。（4）系統(tǒng)開銷。操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進程時付出的開銷顯著大于線程。41.

（1）用戶級線程。僅存在于用戶空間中的線程，無須內(nèi)核支持。這種線程的創(chuàng)建、撤銷、線程間的同步與通信等功能，都無需利用系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)。用戶級線程的切換通常發(fā)生在一個應(yīng)用進程的諸多線程之間，同樣無需內(nèi)核支持。（2）內(nèi)核支持線程。在內(nèi)核支持下運行的線程，無論是用戶進程中的線程，還是系統(tǒng)線程中的線程，其創(chuàng)建、撤銷和切換等都是依賴內(nèi)核，在內(nèi)核空間中實現(xiàn)的。在內(nèi)核空間里還為每個內(nèi)核支持線程設(shè)置了線程控制塊，內(nèi)核按照該控制塊感知某線程的存在并實施控制。

第三章

1

高級調(diào)度的主要任務(wù)是根

理器分配給進程。引入中級調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐

程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。

5

（1）保存處理機的現(xiàn)場信息（2）按某種算法選取進程（3）把處理機分配給進程。

6

7

（1

權(quán)準(zhǔn)則（2

衡利用。

18

產(chǎn)生死鎖的緣由為競爭資源和進程間推動挨次非法。其須要條件

不剝奪條件、環(huán)路等待條件。

19

20

（1

程需要的全部資源分配給它（2

待以后需要時再重新申請（3

21P0發(fā)出哀求向量由Request(0,2,0)改為Request(0,1,0)(

慮)

（1）可以。銀行家算法各種資源數(shù)量分離為10、5、7T0時刻的資源

（2

①Requst0(0,1,0)<=Need0(7,4,3);

②Requst0(0,1,0)<=Available(2,3,0);

系統(tǒng)先假定可為P0Available0Allocation0和Need0向量

（3）P0P0發(fā)出哀求向量Requst0(0,1,0),系統(tǒng)按銀行家算法舉行檢

①Requst0(0,1,0)<=Need0(7,4,3);

②Requst0(0,1,0)<=Available(2,3,0);

③系統(tǒng)臨時先假定可為P0______________

圖

所示

綜上所述系統(tǒng)可以將資源分配給它。

221）該狀態(tài)是否平安？（2）若進程P2提出Request(1,2,2,2)

（1{P0,P3,P4,P1,P2}

（2

①Request(1,2,2,2)<=Need2(2,3,5,6);

②Request(1,2,2,2)<=Available2(1,3,5,4)改成Available2(1,6,2,2)

③系統(tǒng)先假定可為P2Available2Allocation2和Need2④再利用平安性算法檢查此時系統(tǒng)是否平安。如下圖

{P2,P0,P1,P3,P4}。

第四章

2

1

2

3

移位置。

50”改為“1”。7

況？

內(nèi)存時可能浮現(xiàn)4

（1

為兩者之和。（2

3

改前鄰空閑區(qū)大小為三者之和。（4）回收區(qū)前后均不鄰空閑區(qū)。為回收區(qū)設(shè)置

17

（1

息。（2

,因而在系統(tǒng)中只能有一種大小的的頁面;而段的長度卻不固定,打算于用戶所編寫的程序,通常由編譯程序在對原程序舉行編譯時,按照信息的性質(zhì)來劃分。（3）分頁的作業(yè)地址空間是一維的,而分段作業(yè)地址空間則是二維的。

19

擬存儲器有多次性、對換性、虛擬性三大特征。最本質(zhì)的特征是虛擬性。22

頁表應(yīng)包括頁號、物理塊號、狀態(tài)位P、拜訪字段A、修改位M和外存地址。其中狀態(tài)位PA用

M表示該頁在調(diào)入內(nèi)存后是否被修改

用。

26LRU

走向為4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5

物理塊數(shù)M分離為3和4?比較所得結(jié)果?

M為39:9/12=3/4當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為410:10/12=5/6

第五章

3

（1）字節(jié)多路通道。按字節(jié)交錯方式工作的通道。通常含有許多非分配型

I/OI/O操作。子通道按時光片輪轉(zhuǎn)方式分享主通道。（2）數(shù)組挑選通道。按數(shù)組方式傳

3）數(shù)組多路通道。將數(shù)組挑選通道傳輸速率高和字節(jié)多路通道的各子通道分時并行操作的優(yōu)點結(jié)合而

4

間沒有通路。

7I/O

共有四種I/O控制方式。

（1）程序I/OI/O設(shè)備的控制采納程序I/O方式或稱忙等的方式。（2）中斷驅(qū)動I/O

機構(gòu)的計算機系統(tǒng)中。（3DMAI/O

有DMA控制器的計算機系統(tǒng)中。（4）I/O

機系統(tǒng)中。

9

1）緩和CPU與I/O設(shè)備間速度不匹配的沖突（2）削減對CPU3）提高CPU與I/O設(shè)備之間的并行性

15輯設(shè)備名哀求使用某類設(shè)備。實現(xiàn)了設(shè)備自立性功能可帶來兩方面的益處（1）設(shè)備分配時的靈便性（2）易于實現(xiàn)I/O

17

設(shè)備虛擬是指把獨占設(shè)備經(jīng)過某種技術(shù)處理改造成虛擬設(shè)備。可虛擬設(shè)備

設(shè)備的先后次序舉行控制。

18SPOOLing系統(tǒng)的組成。

SPOOLing系統(tǒng)由輸入井和輸出井、輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)、輸入進程SPi和輸出進程SPo三部分組成。

19SPOOLing系統(tǒng)應(yīng)為哀求I/O的進程提供哪些服務(wù)

SPOOLing系統(tǒng)應(yīng)為哀求I/O

（1

（2

求打印隊列。（3

打印機舉行打印。

21

1）將接收到的抽象要求轉(zhuǎn)為詳細(xì)要求（2）檢查用戶I/OI/O

工作方式（3）發(fā)出I/OI/OI/O操作（4）

序處理（5I/O哀求自動構(gòu)成通道程序。

23.

Ts、旋轉(zhuǎn)延遲時光Tr、傳輸時光Tt三部分組成。（1）Ts是啟動磁臂時光s與磁頭移動nTs=m×n+s。（2）Tr是指定扇區(qū)移動到磁頭下面所經(jīng)受的時光。硬盤15000r/min時Tr為2ms;軟盤300或600r/min時Tr為50~100ms。

（3）Tt是指數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入經(jīng)受的時光。Tt的大小與每次讀/寫的字節(jié)數(shù)bTt=b/rN。

24.

(1)

(2)最短尋道時光優(yōu)先算法優(yōu)先考慮要求拜訪的磁道與當(dāng)前磁頭所在磁道距離

(3)

移動方向。

25.

I/O4-6個數(shù)量級。因此I/O已成為計算機系統(tǒng)的瓶頸。為提高磁盤I/O

盤塊中的信息。

27

一個可能要拜訪的盤塊數(shù)據(jù)讀入緩

置上“延遲寫”標(biāo)志并掛到空閑緩沖隊列的末尾。當(dāng)移到空閑緩沖隊首并被分配

RAM